DE102008004247A1 - Piezoelectric actuator module - Google Patents
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Abstract
Ein piezoelektrisches Aktormodul (19) für ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen Aktorkörper (23) auf, der eine Vielzahl von keramischen Schichten (26, 27) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (26, 27) angeordneten Elektrodenschichten (28, 29) aufweist. Dabei ist der Aktorkörper (23) von einer Beschichtung (40) umgeben, die durch eine Sol-Gel-Transformation ausgebildet ist.A piezoelectric actuator module (19) for a fuel injection valve (1) has an actuator body (23) which has a plurality of ceramic layers (26, 27) and a plurality of electrode layers (28, 29) arranged between the ceramic layers (26, 27) ) having. In this case, the actuator body (23) is surrounded by a coating (40) which is formed by a sol-gel transformation.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Aktormodul für ein Brennstoffeinspritzventil und ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezoelektrischen Aktormodul. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The The invention relates to a piezoelectric actuator module for a fuel injection valve and a fuel injection valve with such a piezoelectric actuator module. Specially concerned the invention the field of injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
Aus
der
Das
aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine relativ kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, wobei ein zuverlässiger Schutz gegenüber Medien gewährleistet ist, und dass insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit gewährleistet ist.The Piezoelectric actuator module according to the invention the features of claim 1 and the invention Have fuel injection valve with the features of claim 10 the advantage of being a relatively inexpensive manufacture allowing, while providing reliable protection is guaranteed to the media, and that in particular a high reliability and functionality guaranteed is.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktormoduls und des im Anspruch 10 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 piezoelectric actuator module and specified in claim 10 Fuel injection valve possible.
In vorteilhafter Weise ist die Beschichtung, die den Aktorkörper umgibt, durch eine Sol-Gel-Transformation ausgebildet. Die Herstellung der Beschichtung kann dabei durch ein Sol-Gel-Verfahren erfolgen, dessen Besonderheit darin besteht, dass die Herstellung oder Abscheidung der Werkstoffe jeweils von einem flüssigen Sol-Zustand ausgeht, der durch die Sol-Gel-Transfortmation in einen festen Gel-Zustand überführt wird.In Advantageously, the coating that is the actuator body surrounds, formed by a sol-gel transformation. The production of Coating can be carried out by a sol-gel process whose Special feature is that the production or deposition the materials each of a liquid sol state which transforms into a solid gel state by the sol-gel transfortmation becomes.
Als Sole werden Dispersionen fester Partikel bezeichnet, wobei die Partikelgröße in vorteilhafter Weise im Bereich von etwa 1 nm bis etwas 100 nm liegen kann. Die Partikel befinden sich dabei vorzugsweise feinst verteilt, das heißt dispergiert, in Wasser oder organischen Lösungsmitteln. Ein Sol-Gel-Verfahren kann in vorteilhafter Weise von Solsystemen auf der Basis metallorganischer Polymere ausgehen. Der Übergang vom flüssigen Sol zum keramischen Werkstoff erfolgt jeweils über einen Gelzustand. Während der Sol-Gel-Transformation erfolgt vorzugsweise eine dreidimensionale Vernetzung der Nanopartikel im Lösungsmittel, wodurch das Gel Festkörpereigenschaften erhält. Die Überführung des Gels in einen oxidkeramischen Werkstoff oder dergleichen erfolgt in vorteilhafter Weise durch eine kontrollierte Wärmebehandlung unter Luft.When Sols are called dispersions of solid particles, the particle size advantageously in the range of about 1 nm to about 100 nm can. The particles are preferably finely distributed, that is, dispersed, in water or organic solvents. A sol-gel process can advantageously be used by sol systems based on organometallic polymers. The transition from the liquid sol to the ceramic material takes place via a gel state. During the sol-gel transformation takes place preferably a three-dimensional crosslinking of the nanoparticles in the Solvent, whereby the gel has solid state properties receives. The transfer of the gel into one oxide ceramic material or the like takes place in an advantageous manner Way by a controlled heat treatment in air.
Der
zunächst flüssige Sol-Film kann in kostengünstiger
Weise auf eine Außenfläche des Aktorkörpers
Bei einem Sol-Gel-Verfahren handelt es sich allgemein um ein nasschemisches Verfahren zur Herstellung keramischer oder keramisch-organischer Werkstoffe. Ein solches allgemeines Sol-Gel-Verfahren kann zur Herstellung keramischer Bulkmaterialien, keramischer Nanopulver und Fasern sowie zur Abscheidung homogener nanokristalliner oxidkeramischer oder auch keramisch-organischer Beschichtungen eingesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung wird das Sol-Gel-Verfahren zur Ausbildung der Beschichtung, die den Aktorkörper umgibt, eingesetzt. Dabei wird die Beschichtung durch eine Sol-Gel-Transformation ausgebildet.A sol-gel process is generally a wet-chemical process for producing ceramic or ceramic-organic materials. Such a general sol-gel process can be used for the production of ceramic bulk materials, ceramic nanopowders and fibers as well as for the deposition of homogeneous nanocrystalline oxide-ceramic or even ceramic-organic coatings. In the context of the invention, the sol-gel process for forming the coating which surrounds the actuator body is used. The coating is formed by a sol-gel transformation.
Ein Vorteil der Ausgestaltung der Beschichtung durch eine Sol-Gel-Transformation besteht darin, dass gegebenenfalls ein aus mehreren Schichten bestehendes Beschichtungssystem vollständig durch eine Beschichtung, die im Sol-Gel-Verfahren erzeugt ist, ersetzt werden kann, so dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist. Ferner können die Eigenschaften der Beschichtung im Hinblick auf eine Druck- und Medienbeständigkeit geeignet eingestellt werden. Beispielsweise kann eine druck- und brennstoffbeständige Beschichtung, die den Aktorkörper abdichtet, erzeugt werden.One Advantage of the design of the coating by a sol-gel transformation is that, where appropriate, a multi-layered Coating system completely by a coating, which is generated in the sol-gel process, can be replaced, so that a cost-effective production is possible. Furthermore, the properties of the coating in terms of be adjusted to a pressure and media resistance suitable. For example, a pressure and fuel resistant coating, which seals the actuator body can be generated.
In vorteilhafter Weise ist die Beschichtung auf der Basis metallorganischer Polymere, die durch die Sol-Gel-Transformation vernetzt sind, ausgebildet. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Beschichtung auf der Basis der in einem Lösungsmittel als Nanopartikel gelösten metallorganischen Polymere, wobei die Nanopartikel durch die Sol-Gel-Transfortmation dreidimensional in dem Lösungsmittel vernetzt sind, ausgebildet ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Nanopartikel in dem Lösungsmittel eine Größe aus einem Bereich von etwa 1 nm bis etwas 100 nm aufweisen. Dadurch kann eine druck- und medienbeständige Beschichtung erzielt werden, die zudem relativ dünn ausgestaltet sein kann.In Advantageously, the coating is based on organometallic Polymers crosslinked by the sol-gel transformation formed. Furthermore, it is advantageous that the coating on the basis of dissolved in a solvent as nanoparticles organometallic polymers, wherein the nanoparticles through the sol-gel Transfortmation three-dimensional are crosslinked in the solvent is formed. there It is advantageous that the nanoparticles in the solvent a size from a range of about 1 nm to have about 100 nm. This can be a pressure and media resistant Coating can be achieved, which also designed relatively thin can be.
In vorteilhafter Weise ist eine außenliegende Elektrodenanbindung vorgesehen, die von der Beschichtung mitumgeben ist. Dabei kann bei der Herstellung der Beschichtung der im Sol-Zustand vorliegende Werkstoff nach der Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens einem Wärmebehandlungsverfahren unterworfen werden, um durch Pyrolyse, Sinterung und Kristallisation eine Beschichtung in Form eins oxidkeramischen, dünnen Films auszubilden. Dabei ist die außenliegende Elektrodenanbindung vorzugsweise als wärmebeständige Elektrodenanbindung ausgeführt, um eine hinreichende Temperaturbeständigkeit, insbesondere während der Sinterung, zu gewährleisten.In Advantageously, an external electrode connection provided, which is surrounded by the coating. It can in the preparation of the coating of the present in the sol state Material after applying the sol-gel process a heat treatment process be subjected to pyrolysis, sintering and crystallization a coating in the form of one oxide ceramic, thin To train films. In this case, the external electrode connection is preferred designed as a heat-resistant electrode connection, to a sufficient temperature resistance, in particular during sintering, to ensure.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements with matching reference numerals are provided, explained in more detail. It shows:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Das
Brennstoffeinspritzventil
Das
Ventilgehäuse
Außerdem
weist das Ventilgehäuse
Das
Aktormodul
Der
Aktorkörper
Anstelle
der außenliegenden Elektrodenanbindungen
Über
die elektrischen Leitungen
Der
Aktorkörper
Die
Beschichtung
Die
Herstellung der Beschichtung
- 5050
- „Beginn des Prozesses";"Begin of the process ";
- 5151
- „Solherstellung";"Sol production";
- 5252
- „Tauchbeschichten";"Dip coating";
- 5353
- „Trocknung: Gelfilmbildung";"Drying: Gel-film ";
- 5454
- „Wärmebehandlung unter Luft bei etwa 300°C bis etwa 800°C";"Heat treatment in air at about 300 ° C to about 800 ° C ";
- 54a54a
- „Über 300°C: Pyrolyse";"About 300 ° C: pyrolysis ";
- 54b54b
- „Über 450°C: Sinterung und Kristallisation" und"About 450 ° C: sintering and crystallization "and
- 5555
- „Ende des Prozesses: dünner Keramikfilm"."The End of the process: thin ceramic film ".
Der
Prozess beginnt im Schritt
Im
Schritt
Im
Schritt
Auf
den Schritt
In
dem auf den Schritt
Nach
dem Schritt
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20150115 |